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目的:
研究人牙龈成纤维细胞(humangingivalfibroblasts,HGFs)与不同配比的壳聚糖/明胶/卡拉胶牙龈组织工程支架材料复合后的生长增殖情况及其分泌Ⅰ型胶原(TypeⅠCollagen,ColⅠ)和结缔组织生长因子(connectivetissuegrowthfactor,CTGF)的情况,筛选出最适合HGFs生长的壳聚糖/明胶/卡拉胶支架材料。初步探讨CTGF对HGFs在该支架微环境下分泌ColⅠ的影响,为研究牙龈组织工程支架材料提供实验依据。
方法:
1.HGFs的原代培养、传代及来源鉴定
采用组织块培养法原代培养HGFs,酶消化法进行传代培养,抗角蛋白染色及波形丝蛋白染色进行细胞来源鉴定。
2.HGFs与不同配比的壳聚糖/明胶/卡拉胶支架复合培养
(1)采用改良乳化冷凝聚合法制备不同配比的壳聚糖/明胶/卡拉胶支架。实验分四组,实验组一:5%卡拉胶+壳聚糖+明胶;实验组二:10%卡拉胶+壳聚糖+明胶;实验组三:15%卡拉胶+壳聚糖+明胶;对照组:壳聚糖+明胶。(每组壳聚糖、明胶的比例均为1∶1)
(2)将HGFs接种于四组支架材料后,在培养的1、3、5、7天时MTT法检测HGFs在四组支架材料上的增殖情况,酶联免疫吸附实验(Enzyme-linkedImmunosorbentAssays,ELISA)法检测HGFs在四组支架材料上ColⅠ和CTGF的分泌情况。在复合培养的第7天扫描电子显微镜(ScanningElectronicMicroscope,SEM)和显微CT(Micro-CT)观察支架形态以及细胞在支架上的生长情况。筛选出最适合HGFs生长的壳聚糖/明胶/卡拉胶支架材料。
3.相同方法以及条件将HGFs分别接种于上述实验筛选出的支架材料上进行体外复合培养,在培养基中加入anti-CTGF抗体(对照组为不含anti-CTGF抗体的培养基),在培养1、3、5、7天时ELISA法检测细胞上清液中ColⅠ和CTGF的浓度。
结果:
1.采用组织块培养法成功培养出原代HGFs。倒置相差显微镜下见5~7天后即有细胞从组织块周围游出,细胞呈长梭形,放射状排列。15~20天细胞铺满培养瓶底90%左右。传代后细胞呈长梭形,胞核圆,核仁清晰。免疫组化染色波形蛋白抗体体阳性,抗角蛋白抗体阴性。
2.SEM结果显示支架孔径在50-200μm之间,SEM和Micro-CT结果均示各组支架材料具有良好的孔隙率和互相连通的孔径结构。
3.MTT法检测HGFs的增殖活性显示:细胞培养第1天对照组OD值大于实验组;第3、5、7天实验组OD值大于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),且实验组一OD值大于其余实验组,差异有统计学意义(P<0.05)。
4.ELISA法检测上清液中ColⅠ和CTGF含量结果显示:细胞与支架复合培养第1、3、5、7天实验组分泌ColⅠ的浓度大于对照组,且实验组一大于其余实验组,差异有统计学意义(P<0.05);第1、3、5、7天对照组CTGF的浓度小于实验组,第3、5、7天时实验组一大于其余实验组,差异有统计学意义(P<0.05);复合培养第1、3、5、7天,随着时间的增加,对照组、实验组一、实验组二细胞上清液中ColⅠ的浓度增加,同时CTGF的浓度也增加。
5.ELISA法检测上清液中ColⅠ和CTGF浓度结果显示:加入anti-CTGF抗体的实验组中细胞上清液的ColⅠ和CTGF的浓度均小于未加anti-CTGF抗体的对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。
结论:
1.组织块细胞培养法是原代培养HGFs的传统经典的方法,是后期实验成功的前提和基础。
2.本研究发现壳聚糖/明胶/卡拉胶支架(5%卡拉胶+壳聚糖+明胶)与对照组和其余实验组支架相比,有利于HGFs的生长和繁殖,其生物学行为更加活跃,更适合作为组织工程化牙龈的生物支架材料。
3.CTGF在壳聚糖/明胶/卡拉胶支架促进HGFs分泌ColⅠ的过程中,有可能起了一定的作用,其具体机制还有待进一步研究。